15.6 Ejemplo 6

¿Cuanto calor, en kilocalorías, debe agregarse para transformar un bloque de 3 kg de hielo a -5 C, en agua a + 22 C? (Capacidad calorífica del hielo = 0.50 cal/g*K, capacidad calorífica del agua = 1 cal/g*K, y calor de fusión del agua = 79.7 cal/g).

Solución con FísicaLab

Seleccionamos el grupo Termodinámica y, dentro de este, el módulo Calorimetría y gases. Si la Pizarra contiene elementos, los borramos dando un clic en el icono Borrar todo. Y ahora agregamos a la Pizarra un elemento Proceso, al cual le aplicamos un elemento Calor aplicado. Agregamos también un elemento Bloque, un elemento Cambio de fase solido-liquido, y un elemento Liquido, como muestra la siguiente imagen (las flechas amarillas son únicamente para indicar el sentido del proceso):

Para el elemento Calor aplicado, donde debemos utilizar la conversión para kilocalorías, tenemos:

Q

Q @ cal

El elemento Proceso, cuyo nombre en este problema es irrelevante, representa el cambio que sufre el agua desde su estado solido a -5 C hasta su estado liquido a 22 C. Este elemento debe contener el elemento Bloque, que representa el agua en estado solido, así como el elemento Cambio de fase solido-liquido, que representa el cambio de fase sufrido por el agua, y el elemento Liquido, que representa el estado final del agua. A dichos elementos los llamaremos Solido, Fusion y Liquido, respectivamente. Por lo tanto, para el elemento Proceso tenemos:

Nombre

0

Objeto 1

Solido

Objeto 2

Fusion

Objeto 3

Liquido

Objeto 4

0

Objeto 5

0

Ahora para el elemento Bloque, que representa al agua en estado solido y que llamaremos Solido, puesto que es con este nombre con el que nos referimos a el en el elemento Proceso, tenemos:

Nombre

Solido

m

3

c

0.5 @ cal/g*K

Ti

-5 @ C

Tf

0 @ C

Para el elemento Cambio de fase solido-liquido, que representa el cambio de fase del agua y que debemos llamar Fusion, tenemos:

Nombre

Fusion

m

3

cf

79.7 @ cal/g

Sentido

>

Y para el elemento Liquido, que representa el estado final del agua y que llamamos Liquido, tenemos:

Nombre

Liquido

m

3

c

1 @ cal/g*K

Ti

0 @ C

Tf

22 @ C

Ingresados los datos, damos un clic en el icono de Resolver para obtener la respuesta:

Q = 312.600 kcal ;
Estado = success.